壳牌气化炉合成气冷却器水冷壁和蒸发器优化.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：壳牌气化炉合成气冷却器水冷壁和蒸发器优化余孝勇（云南大为制氨有限公司，云南沾益 ）摘要：对壳牌气化炉合成气冷却器部件的更换工艺进行了优化，缩短了作业时间。关键词：壳牌气化炉；冷却器；水冷壁中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：；壳牌气化炉工艺流程煤粉通过加压输送单元在一定压力下被送到气化炉烧嘴处，煤粉在 、左右的气化炉中，和氧气、蒸汽进行充分燃烧，从而分别生成合成气和灰渣、飞灰等。合成气从氧化段顶部流出，在激冷段与 左右的合成气进行激冷，将温度降至 左右，随后经过输气管、气体回流室，到达合成气冷却器，合成气在合成气冷却器中温度继续降低至 左右，最后从合成气冷却器底部流出 。合成气冷却器水冷壁、蒸发器简介合成气冷却器的外部圆筒是一个由管翅管结构构成 的中压蒸发器，与气体返回室圆筒壁的直径相同。管壁分布延伸到合成气冷却器的整个长度，保护着压力容器不受高温的影响。在此环形通道内，布置了上、中、下三段蒸发器 ，上段蒸发器均由 圈同轴盘管筒组成，中、下段蒸发器由 圈同轴盘管筒组成，下蒸发器管筒由两级组成，中间用直管过渡。所有盘管筒用 管子盘绕组成，每个盘管筒长度从里到外按 逐步缩短。柱形空间上部设置隔板封堵，如图 所示。合成气冷却器部件更换原因合成气冷却器水冷壁，蒸发器、螺旋盘管这两部件长期在高温、粉尘颗粒的环境下运行 ，导致水冷壁及蒸发器螺旋盘管磨蚀、冲刷严重，减薄超过设计值（设计磨蚀速率约 、至今应剩余壁厚 ；实际磨蚀速率约 、年 月系统停车检测壁厚基本值约 ，安全壁厚为 ）。近年来，蒸发器每年都发生泄漏，泄漏频次逐年增加。因检修空间狭窄、维修难度大，造成每次检修时间长，且维修费用较高。图 蒸发器结构位置图 年 月云南化工 第 卷第 期 ，更换内容根据现场实际情况，拟采用将气体返回室封头从原焊缝处用火焰切割方式割除（见图 ），封头材质为 ，切割位置：原焊缝中间位置，壁厚：。再依次割除蒸发器、与水冷壁各连接点，利用大型吊车将旧蒸发器吊出，将新蒸发器吊入安装恢复，最后恢复气体返回室封头。图 封头切割位置图因公司需对蒸发器周围水冷壁管进行技术喷涂，上述更换，计划 ，为缩短更换时间，需对更换工艺进行优化。封头切割优化）为便于封头切割，需将内部龟甲网切除。原方案要求将焊缝上下各 范围内的龟甲网拆除。）为监测切割位置，在环型焊缝中间位置一共钻 个 通孔，均布。应保证 个孔位于焊缝内外侧中间位置。为确保起始点切割质量，其中有一个孔必须在切割起始点。通过优化，龟甲网拆除分两步实施。第一步，拆除焊缝上下各 龟甲网（见图 ）。由于火焰切割，待封头切割吊移，不影响其余内部施工。第二步，拆除另外各 范围内的龟甲网。图 封头打孔及龟甲网切割图监测焊缝切割位置由 个孔 通孔优化为 个 通孔，布置于 位置和 位置。位置作为切割起始点，便于火焰加热切割时内外温度均匀。利用高压切割氧的能量把熔化金属吹掉，避免表面局部受热产生弧坑。孔用于中途更换气瓶，再次进行切割。蒸发器拆除优化方法）割除蒸发器 前，提前拆除关联振打器。蒸发器盘管振打器一共 台，蒸发器 盘管振打器一共 台。）为确保蒸发器、蒸发器拆除后，水冷壁不发生变形及位移，特别是蒸发器十字架水冷壁锻板，方便新蒸发器安装，蒸发器拆除前应采取加固措施（将滑动支架全部固定焊牢，使其不能滑动和位移）。）该设备施工时存在立体交叉作业，为保证施工人员人身安全，在每一个作业区域做好隔断。蒸发器盘管上部采用硅酸铝棉压紧压实隔断，环隙内采用 后钢板进行隔断（见图 ）。图 隔断安装图）为保持盘管进出水管原设计结构形式不变，恢复时按原设计形式进行恢复。因环隙管道再利用，需做好标识，以免恢复时装错。及时进行坡口加工，加工后及时封堵。炉膛内更换为新管，对管口封堵后采用破坏性拆除，水冷壁锻板端在靠近锻板的根部切断，另一端根据实际情况在恢复时易于焊接的位置切割（见图）。年 月云南化工 第 卷第 期 ，图 进出水管示意图）新蒸发器及再利用进出管道提前进行坡口，采用管道坡口机加工备用。水冷壁管更换优化考虑水冷壁管承重，传统更换方式采用小于 根时整片切除。为保证水冷壁管筒体圆柱度，安装模具后一根根单独恢复（见图 ）。恢复完成后对接管焊缝进行 渗透检测，级合格后进行密封翅片的焊接，密封翅片共 道密封焊。如要对整圈水冷壁管更换，需分 次进行。图 水冷壁管安装图在未停车时提前制作水冷壁筒体，进行整片安装，减小设备内密封焊焊接时间。在制作时最大程度减小筒体变形，保证公差要求应采取如下方法：）根据更换长度制作支撑圈，将 管道穿入支撑圈内。）采用红外找正仪对筒体进行同轴度找正，找正后进行加固。）密封焊焊接时采用交叉间断焊接，焊接长度 ；筒体两端各留有 长，便于坡口加工及对口焊缝焊接。）焊接完成后进行整体热处理，减小应力。）热处理过程中采用直筒吊装方式进行热处理（见图 ）。图 水冷壁筒体制作安装示意图 效果 天完成蒸发器的更换、封头的焊接、热处理及无损检测，共计完成 道对口焊缝焊接、道 长密封焊，较计划提前 ，降低了检修成本，为我公司煤气化装置提前投产创造条件。参考文献：邵春林 壳牌气化炉及合成气冷却器的设备构造 中氮肥，（）：郑振安 壳牌煤气化工艺在荷兰德姆科列克 工厂的应用 化肥设计，（）：齐云飞 试论壳牌气化炉的结构特点及操作维修 科技视界，（）：，王文富，程更新 壳牌炉气化工艺技术的应用情况 氮肥技术，（）：收稿日期：作者简介：余孝勇（），男，曲靖会泽人，本科，化工机械工程师，主要从事静设备技术工作。